现代柴油车今非昔比

　　德国大众集团研发部动力总成战略高级经理福兰克?塞弗瑞德（FrankSeyfried）介绍说：“大众从1976年开始生产柴油机，其开发的最重要的一项就是涡轮增压技术。涡轮增压技术的应用，使柴油机的效率大幅度提高，和汽油机一样可以提供很高的机动性；另外，柴油机比汽油机有更大的扭矩。同样排量的柴油机，大众已将其从最初的50马力提高到了170马力。第一辆柴油车的时速达到140公里，现在的时速是220公里，0~100公里从18秒变成8.2秒，油耗从6.5升降到了..9升，而这是在车重明显增加的情况下实现的。”

　　一汽大众曾在国内多次推广TDI技术，但一些地方官员依然将最现代的柴油车混同于传统的柴油车，认为柴油车冒黑烟、污染大，其实当今的柴油机已经与过去的柴油机有了本质的区别。

　　德国大众在开发柴油机时首先考虑的是在提高功率和扭矩的同时，一定要降低油耗、减少排放，于是开发出了泵喷嘴技术，这项技术最明显的优势就是节能。在中国部分允许柴油车进城的南方城市，惜油如金的出租司机，开柴油车的夏天甚至开着空调等待客人，这是汽油车的出租车司机几乎不敢做的事。在勒芒耐力赛中，由于泵喷嘴技术的使用，奥迪赛车可以比对手少进入维修区加油，从而实现了连续数年称雄勒芒。

　　泵喷嘴技术的核心是每个气缸有一套供油泵和燃油喷射系统，将柴油压力加到220MPa，使喷入气缸的燃油颗粒最小；同时增加涡轮增压器，给气缸内增加尽可能多的氧气，使每个柴油颗粒能够充分燃烧。由于泵喷嘴技术的成本高，同时现在的柴油共轨技术的喷射压力已经达到了德国大众的要求，很快大众将用更加便宜的共轨技术的柴油机替代泵喷嘴技术的柴油机。塞弗瑞德特别强调：“共轨喷油系统只有一个高压泵，高压泵把燃油压入共同的管道中，通过喷油嘴把油喷到缸内，压力达到160MPa。在大众的产品中，Tiguan首先采用了共轨系统，最高时速186公里，油耗7.2升，0~100公里的加速时间只有10.5秒，应该在2009年达到的欧Ⅴ标准现在Tiguan就达到了；与其他竞争对手相比，我们的噪音是最低的。新技术使柴油有效利用率达到43%。”而传统柴油机的燃油利用率最高只能达到39%。

　　对于人们担心的柴油机排放有颗粒物的问题，塞弗瑞德指出，充分的燃烧对于降低颗粒物来说只做了一半的工作，另一半是颗粒捕捉器。颗粒捕捉器把废气中的颗粒捕捉下来，捕捉器和咖啡过滤器差不多，但材料是金属和陶瓷做的。为了定期把捕捉到的炭烧掉，发动机里还要补充一点燃油，在废气过滤器的前面就把炭烧掉。大概需要10~15分钟，储存的炭颗粒就全部烧掉了，然后再捕捉、再储存、再燃烧。

　　针对中国的情况，塞弗瑞德指出：“如果使用颗粒捕捉器，就要使用合格的柴油，这个柴油里不能有硫，硫会留在过滤器里，最后燃烧产生废气——二氧化硫，冷的时候可以产生酸雨，含硫量过大就会产生白烟。如果在中国采用没有颗粒捕捉器的柴油机，就无法获得好的排放标准，因此必须使用好的柴油。越来越多的国家都采用好的柴油，以达到更高的排放标准。中国太大了，情况不一样，一些边远城市的柴油质量非常差，而大城市就没问题。中国燃油中有金属颗粒和水，这些发动机的研究者都可以适应，但中国各地的情况不一样，是适应最差的柴油质量的，还是最好的？硫太多了也可以使过滤器中毒。这给我们提出了一个挑战。”

　　至于控制氮氧化物的排放问题，塞弗瑞德介绍说：“氮氧化物的排放与车重有关，对于车重大的车，还得采用催化器；另外还有一个方法，在排放系统里面增加一个新的装置，喷入尿素，以降低氮氧化物。颗粒捕捉器、催化器——减少氮氧化物、还有一个催化器——消除硫化氢，这是非常重要的。这套设备又贵又复杂，为达到法规的要求，必须增加这套设备，这套设备相当于一台汽油发动机的价钱。”

　　塞弗瑞德以柴油POLO为例介绍说：“POLO降低炭排放的设备需要增加油耗0.2升，如果没有炭颗粒过滤器百公里油耗4.4升，加上则变成4.6升。为降低油耗，我们改进了涡轮增压器，使燃烧优化了，减少0.3升的油耗。POLO把四挡的齿比增加了，使转速变小，加上风阻系数减小等措施把油耗降低0.15升，采用好的轮胎又降低0.15升，尽管增加了很多设备，但使POLO成为同排量中最省油的车。现在，0.3升单缸直喷柴油机，63千瓦，欧Ⅳ排放标准，百公里油耗0.99升，这在理论上可以达到的，在实践上也行得通。”

　　柴油机制造技术出现了飞跃

　　在萨尔斯堡发动机厂，中国记者参观了柴油发动机的生产过程。令人震惊的是，当今的柴油机制造技术已经有了飞跃性的发展，不仅缸体、缸盖是全铝的，甚至连气缸套也取消了。 

　　当年我国引进铸铁柴油机时，薄壁铸造技术被推崇到极致，人们为4JB1发动机最薄的铸壁只有3~5毫米而惊叹，如今我们要为更加先进的柴油机而惊叹了。据萨尔斯堡发动机厂高级经理凯?克利威尔（KaiClever）介绍，目前生产的V10发动机和5缸发动机采用的是相同的技术，发动机的缸体、缸盖全部是镁铝合金铸造的，由于镁铝合金的强度大大提高，气缸壁的厚度比铸铁发动机更薄。

　　在剖开的发动机面前，我们看到的是没有气缸套的发动机。气缸套的作用之一是提高发动机的强度，承受燃油在发动机中爆炸所带来的压力，克服铸铁或铸铝缸体硬度高韧性差的问题；另一个作用是提高发动机的耐磨性。由于是压燃，所以柴油机的工作环境远远比汽油机恶劣得多，况且还要加上涡轮增压，燃油爆炸对缸体强度的要求就更高了。而现在，镁铝合金的柴油发动机没有缸套了，用手摸上去气缸壁非常光滑，对此我们惊奇万分。

　　克利威尔介绍说：“在与活塞摩擦的气缸壁上，我们使用了高温等离子喷涂技术，就是在15000°C的高温下，将钼喷涂到气缸壁上，解决了耐磨性的问题。经过12万公里的测试，气缸壁表面磨损非常小。”目前，使用这种技术的5缸柴油机用于T5（大众的一款MPV），V10用于途锐。从工厂提供的数据看，排量为5升的V10发动机的重量只有315公斤，而峰值扭矩可达800Nm，最高功率可达250千瓦/3400转/分。

　　在传统的气缸套加工中，人们需要在气缸壁保留一定的粗糙度，以保证润滑油能够留在气缸壁和活塞之间。而采用高温等离子喷涂技术后，润滑问题怎样解决呢？克利威尔说：“涂层看上去非常光滑，但实际上内部是有细细的纹路的，可以保证留住润滑油。”

　　在装配工艺方面，丰田的看板管理在此已经被更加现代化地实现了。当发动机上装配线时，同时带有一个芯片，这个芯片记录着这台发动机从零开始，一直到装配完成的所有数据，细到螺丝拧紧的公斤数。在装配过程中，每到一个工位，工人通过扫描可以看到这台发动机需要装配的零件和技术要求，一些需要特别注意的工位上，激光束照着该装零部件的部位，如果没有装上零部件，生产线不会移动，直到零件装好为止。扭力扳手和计算机是相连的，芯片不仅记录下每个零件的紧固数据，同时控制着扭矩，如果没有达到规定的紧固力矩，生产线同样不动。在给连杆配瓦的工位，激光束先扫描连杆轴承座的尺寸，据此计算出应当选配轴瓦的厚度，然后由机械手将尺寸合适的轴瓦装上，保证了轴瓦与连杆的一一对应关系。小小的芯片实现了看板管理的现代化，而且芯片中的数据一直保存5年。

　　不仅是发动机，变速器等大的总成装配已经采取计算机技术为核心的管理系统，取代了传统的管理系统，小小的芯片成为链接人与计算机控制系统的纽带。装配生产线最高的自动化率已经超过90%，这个自动化不是简单的机械化，确切地说，应该叫计算机控制下的智能化，而自动化率的高低取决于制造成本，目的是降低职工的体力劳动强度。在我们印象中机声隆隆场景不见了，车间里人们可以用正常声音对话，清洁的环境甚至超过医院。